motor Stirling – princípio de funcionamento. O motor Stirling de baixa temperatura (foto)

Stirling motor, cujo princípio é qualitativamente diferente do habitual para todos os motores de combustão interna, uma vez que foi o último a competir. No entanto, em algum momento esqueci o assunto. Como este motor é usado hoje, o que é o princípio da sua operação (no artigo também podem ser encontrados os motores Stirling desenhos que demonstram seu trabalho), e quais são as perspectivas para uso futuro, veja abaixo.

história

Em 1816, Robert Stirling, na Escócia, foi patenteado motor de calor, chamado hoje em homenagem ao seu inventor. Os primeiros motores de ar quente foram inventados antes dele. Mas Stirling adicionado ao líquido de limpeza dispositivo que na literatura técnica é chamado um regenerador ou um trocador de calor. Graças a ele, aumentou o desempenho do motor, mantendo a unidade no cio.

Motor reconheceu máquina a vapor mais durável disponível no momento, já que ele nunca explodiu. Antes dele, outros motores como um problema ocorre com frequência. Apesar do sucesso inicial, no início do século XX, a partir de seu desenvolvimento diminuiu, como se tornou menos rentável em comparação com os emergentes, em seguida, outros motores de combustão interna e motores elétricos. No entanto, Stirling ainda era usado em algumas indústrias.

motor de combustão externa

O princípio de funcionamento de todos os motores de calor é que as grandes forças mecânicas do que com uma compressão a frio no estado expandido para o gás necessário. Para demonstrar essa experiência pode ser realizada com dois vasos com água fria e quente, bem como uma garrafa. Este último é imerso em água fria, o tubo de encaixe, em seguida, transferida para um quente. Quando o gás na garrafa começa a realizar trabalho mecânico e ejeta o plug. Primeiro motor de combustão externa com base no processo completamente. No entanto, mais tarde, o inventor percebeu que o calor pode ser usado para o aquecimento. Assim, o desempenho aumentou consideravelmente. Mas mesmo isso não ajuda o motor para se tornar generalizada.

Mais tarde, Erickson, um engenheiro da Suécia, a melhoria da oferta de criação arrefecida e gás aquecido a uma pressão constante, em vez de volume. Como resultado, uma grande quantidade de cópias começou a ser usado para o trabalho nas minas, em navios e na impressão. Mas para as tripulações, eles eram muito pesadas.

Motores de combustão externa da Philips

Estes motores são dos seguintes tipos:

• vapor;
• a turbina a vapor;
• Stirling.

O último tipo não se desenvolveu devido à baixa confiabilidade e os outros não são as maiores taxas em comparação com outros tipos de unidades apareceram. No entanto, em 1938, a Philips retomou o trabalho. Motores tornaram-se usado para acionar geradores em áreas neelektrofitsirovannyh. Em 1945, os engenheiros da empresa encontraram-los de outra forma usar: se o eixo de rotação de um motor elétrico, o arrefecimento da cabeça do cilindro vem para menos cento e noventa graus Celsius. Em seguida, decidiu-se ser usado em sistemas de refrigeração melhorada do motor Stirling.

princípio de funcionamento

A acção do motor é a operar sobre os ciclos termodinâmicos, em que ocorre a compressão variando a temperatura e expansão. Assim, a regulação do fluxo de fluido de trabalho é realizado fazendo variar o volume (ou pressão – dependendo do modelo). Este é o princípio da maioria dessas máquinas, que pode ter diferentes funções e esquemas de design. Os motores podem ser alternado ou rotativo. As máquinas com as suas unidades operam como bombas de calor, refrigeradores, geradores de pressão e assim por diante.

Além disso, existem motores de ciclo aberto, em que a regulação de fluxo é realizado através das válvulas. Que eles são chamados de motores Erickson, além do nome comum o nome de Stirling. O trabalho útil ICE é levada a cabo após a pré-compressão da injecção de ar e combustível, aquecendo a mistura resultante foi misturada com a combustão e expansão.

O princípio de funcionamento do motor de Stirling é o mesmo: a baixa temperatura é comprimido, e em alto – expansão. No entanto, diferente de aquecimento é levado a cabo: o calor é fornecido a partir do exterior através da parede do cilindro. Portanto, ele é chamado um motor de combustão externa. Stirling utilizado a mudança de temperatura periódica com o pistão de deslocamento. Última gás se move a partir de uma câmara do cilindro para o outro. Por um lado, constantemente baixa temperatura, e, por outro – alta. Ao mover o pistão para cima gás se move a partir da cavidade quente para o frio e para baixo – para trás para a quente. Primeiro gás dá uma grande quantidade de calor a geladeira, e depois do aquecedor recebe tanto quanto ele deu. Entre o aquecedor e um regenerador localizado frigorífico – uma cavidade preenchida com um material do qual o gás emite calor. No regenerador fluxo inverso retorna.

sistema propulsor está ligado com um pistão comprimir o gás no frio e permitindo a expandir-se no calor. Por compressão a uma temperatura inferior a um trabalho útil. Todo o sistema é executado quatro ciclos com movimento intermitente. mecanismo de manivela garante, assim, a continuidade. Portanto, fronteiras nítidas entre as fases do ciclo não é observado, ea eficiência do motor Stirling não diminui.

Considerando o acima exposto, conclui-se que o motor é um motor de êmbolo com um fornecimento de calor externo, em que o fluido de trabalho não deixar o espaço fechado e não é substituída. desenhos de motores Stirling ilustram bem o dispositivo e o seu princípio de funcionamento.

detalhes do trabalho

Sun, eletricidade, energia nuclear ou de qualquer outra fonte de calor pode fornecer energia para o motor Stirling. O princípio de operação do seu corpo é na utilização do hélio, hidrogénio, ou ar. ciclo térmico perfeito tem a máxima eficiência possível de de trinta a quarenta por cento. Mas com um regenerador eficaz pode trabalhar e com maior eficiência. Regeneração, de aquecimento e permutadores de calor de arrefecimento fornecer construído, sem óleos de trabalho. Deve-se notar que a lubrificação do motor precisa de muito pouco. A pressão média no interior do cilindro é geralmente de 10 a 20 MPa. Portanto, é necessário um sistema de vedação excelente e a possibilidade de óleo que entra na câmara de trabalho.

características comparativas

A maioria dos motores atuais trabalhadores deste tipo utilizando combustível líquido. Assim pressão contínua facilmente controlada, reduzindo assim as emissões. A ausência de válvulas proporciona um funcionamento silencioso. A potência do motor de massa comparável com turbocompressor, a potência específica obtida na saída é igual ao índice da unidade diesel. A velocidade e de binário são independentes uns dos outros.

O custo de produção de motores é muito maior do que o motor de combustão interna. Mas acontece que a taxa de reverso na operação.

vantagens

Qualquer modelo do motor Stirling tem muitas vantagens:

• Eficiência em design moderno pode ser de até setenta por cento.
• No motor tem sistema de ignição de alta, uma árvore de cames e as válvulas. Ela não precisa de ser ajustada durante todo o período de operação.
• O Stirling não tem a explosão do motor de combustão interna, que é uma carga pesada no virabrequim, rolamentos e bielas.
• Como eles não têm esse efeito, dizendo que "o motor parado."
• Graças a sua simplicidade, o dispositivo pode ser operado por um longo tempo.
• Pode ser executado em madeira, e nuclear e qualquer outro tipo de combustível.
• Combustão ocorre externa do motor.

deficiências

• A principal desvantagem do desenho é o seu consumo de materiais.
• O fluido de trabalho a ser arrefecido, por causa do que as dimensões são substancialmente aumentados.
• Para a ICE, com características iguais necessárias para utilizar uma pressão elevada.
• Ao trabalhar o calor do corpo é fornecido através da parede do permutador de calor, em que a condutividade térmica limitada.
• Para alterar a potência do motor, alterar o volume de tanque intermédio, a pressão média do fluido de trabalho, o ângulo de fase entre a bóia e o pistão.

aplicação

Atualmente, o gerador do motor Stirling utilizado em muitos campos. É uma fonte versátil de energia elétrica em refrigeradores, bombas, submarinos e usinas de energia solar. É através do uso de vários tipos de combustível existe a possibilidade de seu uso generalizado.

renascimento

Estes motores novamente começou a crescer graças à Philips. Em meados do século XX que assinou um acordo General Motors. Ela liderou o desenvolvimento de Stirling para uso no espaço e dispositivos submarinos, navios e carros. Depois deles, outra empresa da Suécia, Reino Stirling, envolveu-se em seu desenvolvimento, incluindo o possível uso em automóveis de passageiros.

Hoje motor linear Stirling é usado em instalações submarinas, cósmica e dispositivos solares. De grande interesse para ela é causada devido à relevância das questões da degradação ambiental, bem como controle de ruído. No Canadá e nos Estados Unidos, Alemanha e França e Japão estão procurando ativamente para desenvolver e melhorar a sua utilização.

o futuro

vantagens óbvias que tem um pistão e um motor rotativo do Stirling que consiste em uma longa vida útil, a utilização de diferentes combustíveis, baixo ruído e baixa toxicidade, o torna um motor de combustão interna muito promissor para o fundo. No entanto, dado o fato de que o motor de combustão interna em todos os momentos para melhorar, ele não pode ser facilmente descartado. Enfim, este é o motor ocupa hoje uma posição de liderança, e levá-los no futuro próximo não pretende.